气吸式小浆果收获机设计及输送系统参数的试验研究

发布时间：2020-06-14 13:52

【摘要】：近年来小浆果在食品、药品、化工等行业的需求急速增加、市场不断扩大,其相关产业经济效益也随之提高。但我国小浆果收获多为人工作业,由于小浆果存在成熟期短、人工采摘劳动强度大、效率低等特点,其产量和质量的提升受到限制。因此机械化收获小浆果成为小浆果产业发展的必然途径。目前我国在小浆果收获作业中使用的收获机械多以振动式为主,因其存在容易破坏果树母枝、易混入杂质的缺点,应用较少;而气吸式小浆果收获机具有效率高、破果率低的优点,在国外多有应用。我国对小浆果收获机的研究开发尚属起步阶段,气吸式小浆果收获机产品更为少见。为了扩大小浆果相关产业的发展,研究开发气吸式小浆果收获机具有重要意义。本文在综合分析国内外气力收获技术研究现状的基础上,根据小浆果物理特性设计开发了气吸式小浆果收获机,确定了主要技术参数,建立了气吸式小浆果收获机三维实体模型。该小浆果收获机结构简单,一次可完成小浆果采摘、收集、输送等环节的联合作业。该机主要由果实采摘收集装置、排果装置、输送系统和调速控制系统等组成。本文进一步试制了气吸式小浆果收获机样机,并选取黑加仑果实为试验对象,采用3种不同管径的输送管,对样机输送系统的工作参数进行了试验研究。取得以下成果:在本试验条件下,随着风速的增加,3种输送管的输送效率均增大,破果率也跟随之增加。直径为40mm的输送管输送效率高于32mm和50mm的输送管,且破果率低于5%,达到了试验预定效果,管径为40mm的输送管整体输送效果最佳。通过Fluent软件和EDEM软件耦合对输送系统进行仿真分析,在纯气相条件下仿真得出的压降与试验测得的压降值相接近,在误差允许范围之内,仿真结果可靠。进一步扩大输送系统试验参数的范围,在相同输送流量情况下,对三种输送管分别进行仿真试验,得到输送系统压力分布云图、速度分布云图以及颗粒受力情况。经分析得出:输送管出口处压力分布最不均匀,气流进入分离箱内到出气口流出时产生涡流,导致气流紊乱;气压从输送管入口向出口处逐渐减小。根据压力损失分析,流量在0.025~0.045m3/s区间,管径32mm的输送管输送效率较高,其他流量区间管径40mm的输送管输送效率较高。管径32mm的输送管最佳流量工作范围为0.01~0.02m3/s;管径40mm的输送管最佳工作流量范围为0.01~0.03m3/s;在试验范围内,管径50mm的输送管的输送效率都较低。输送管道中上层速度远大于下层速度,管径40mm的输送管速度分布优越于管径32mm和管径50mm的输送管,管径40mm的输送管为最佳。本文研究成果可为新型气吸式小浆果采收机研发提供技术依据和方法,对小浆果机械化收获作业具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S225.93

【参考文献】